Medical Radiology and radiation safety Medical Radiology and radiation safety Медицинская радиология и радиационная безопасность 1024-6177 2618-9615 33775 10.12737/1024-6177-2019-64-6-64-69 Лучевая терапия Radiation therapy Лучевая терапия Method of Quatitative Evaluation of the Size and Density of the Tumor During Adaptive Radiotherapy Using CT Images Метод количественной оценки размера и плотности опухоли при адаптивной лучевой терапии по КТ-изображениям Лебеденко И. М. Lebedenko I. M.

доктор биологических наук;

doctor of sciences in biology;

 Гавриков Б. М. Gavrikov B. M. Борисова Т. Н. Borisova T. N.

кандидат медицинских наук;

candidate of medical sciences;

 Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава России Москва Россия N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology Moscow Russian Federation Национальный исследовательский ядерный университет «МИФИ» Москва Россия National Research Nuclear University MEPhI Moscow Russian Federation Московская городская больница № 62 Москва Россия Moscow Municipal Oncology Hospital No. 62 Moscow Russian Federation Национальный медицинский исследовательский центр онкологии им. Н.Н. Блохина Минздрава России Москва Россия N.N. Blokhin National Medical Research Center of Oncology Moscow Russian Federation 64 6 64 69 https://naukaru.ru/en/nauka/article/33775/view

Цель: Разработка клинически доступного метод количественной оценки динамики опухоли по размеру и физической плотности (в г/см3) при адаптивной лучевой терапии онкологических больных для любых случаев визуализации опухолевых границ, в том числе, для случаев, когда граница опухоли четко не визуализируется. Материал и методы: Предварительный анализ переданных по сети КТ-изображений и планирование облучения больных на ускорителях электронов с многолепестковым коллиматором производства Varian (США) проводили на системе планирования (СП) Eclipse. Контроль качества КТ-изображений 16-срезового спирального рентгеновского компьютерного томографа LightSpeed RT 16 (производства General Electric, США) осуществлялся с помощью многомодульного фантома Catphan® 504. Для оценки влияния режима получения КТ-изображения на денситометрические характеристики использован тест-объект из восьми тканеэквивалентных кубиков с массовыми плотностями от 0,03 до 1,37 г/см3, соответствующими плотностям биологических тканей тела человека. Для количественной оценки размера и плотности опухоли в динамическом режиме разработана и использована собственная программа на языке Matlab, установленная на отдельном компьютере. Для сжатия графической информации без потерь используется масштаб PNG-изображения (растровый формат хранения графической информации), который эквивалентен масштабу исходного DICOM-файла на СП Eclipse. Программа состоит из подпрограмм, включающих процедуры калибровки, интегрирования по контуру и интегрирования вдоль горизонтальной прямой. Результаты: Показана количественная информативность метода. Метод применяется в клинической практике. Заключение: Разработан и предложен метод оценки динамики опухоли по размеру и физической плотности при адаптивной лучевой терапии для любых случаев визуализации опухолевых границ. При положительной динамике в опухоли интегральный показатель больше единицы (Минт>1), при отрицательной динамике (при отсутствии реакции на лечение) меньше или равен единице. Количественные характеристики являются объективными, не зависят от субъективных оценок персонала и могут служить основанием для перепланирования планов облучения.

Purpose: Clinically available quantitative method for assessing the dynamics of the size and physical density (in g/cm3) of the tumor in adaptive radiotherapy for cancer patients and any cases of visualization of tumor boundaries including the cases when the border of a tumor is not clearly visualized. Material and methods: A preliminary analysis of the images transmitted over the CT network was carried out in the Eclipse planning system (PS). The radiotherapy treatment planning using electron accelerators with a multi-leaf collimator( Varian (USA)) was carried out at the Eclipse PS. The image quality control of Light Speed RT 16 (manufactured by GE) X-ray computed tomography scanner was performed using the multi-modular phantom Catphan® 504. The assessment of the densitometric characteristics CT imaging made using eight tissue-equivalent a test object with mass densities from 0.03 to 1.37 g/cm3 which corresponding to the density of biological tissues of the human body. To quantify the size and density of the tumor in a dynamic mode, we have written and used our own Matlab program installed on a separate computer. For lossless compression of graphic information, the PNG-image scale (raster graphic information storage format) is used, which is equivalent to the scale of the original DICOM file at the Eclipse PS. A program consists of subroutines that include calibration, contour integration, and integration along a horizontal line. Results: The quantitative information content of the method is shown. The method is used in clinical practice. Conclusions: A clinically available quantitative method for assessing dynamics of the size and physical density of the tumor has been developed and proposed for use in adaptive radiatiotherapy for cancer patients for any cases of visualization of tumor boundaries. When a positive dynamics in the tumor, the integral index is greater than 1 (M > 1), when a negative dynamics (in the absence of response to treatment) M ≤ 1. Quantitative characteristics are objective, do not depend on the subjective assessments of personnel and can serve as a basis for rescheduling exposure plans.

 адаптивная лучевая терапия КТ-изображения оценка размера и плотности опухоли программный метод adaptive radiotherapy CT images assessing the tumor size and density programmatic method

Ставицкий Р.В. Аспекты клинической дозиметрии. - М.: МНПИ. 2000. 388 с. Stavitsky RV. Aspects of Clinical Dosimetry. Moscow. MNPI; 2000. 388 p. (In Russian). Лебеденко И.М. Количественные критерии оценки изменения опухолевой и нормальной тканей в процессе лечения по рентгеновским изображениям. Дис. д.б.н. - М.: РОНЦ. 2005. Lebedenko IM. Quantitative Criteria for Assessing of Changes in Tumor and Normal Tissues During Radiotherapy. Moscow. Diss. PhD Biol; 2005 (In Russian). Контроль качества в лучевой терапии и лучевой диагностике. Сборник нормативных документов. - Минск: Полипринт. 2009. 272 с. Quality Control in Radiotherapy And Radiation Diagnosis. Collection of Normative Documents. Minsk. Poliprint; 2009. 272 p. (In Russian). IEC: Evaluation and routine testing in medical imaging departments 61223-3-5 Part 3-5: Acceptance tests - Imaging performance of computed tomography X-ray equipment. - Geneva. Switzerland. 2004. IEC: Evaluation and routine testing in medical imaging departments 61223-3-5 Part 3-5: Acceptance tests - Imaging performance of computed tomography X-ray equipment. Geneva. Switzerland; 2004.